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微型 液压 挖掘机 行走 机构 设计 CAD

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中期汇报表学生姓名XX专 业XX学 号XX设计（论文）题目微型液压挖掘机行走机构设计毕业设计（论文）前期工作小结在做前期工作的时候不了解挖掘机的整个生产过程，所以在图书馆找了关于挖掘机的书籍，了解其组成以及其设计所应该注意的方面。最后先从图纸开始，一部分一部分对挖掘机的每个组件进行了解并画出其总装图。指导教师意见签名： 年 月 日2微型液压挖掘机行走机构设计Design of walking mechanism of micro-hydraulic excavator摘 要 人类历史不断前进人才不断的伴随着人类科学的进步与发展，工程机械在人类生活的各方各面都起到了很大的作用。与此同时，人们在遇到不同问题时，对所需要用的工程机械的大小、性能的有着各种各样的要求，各种性能参数也决定其应该工作的环境。工程机械在我国社会主义生产中占据了举足轻重的位置，它在很大程度上减少了原始落后的生产工具给我们带来的各种不便。同时，它在现今全球经济的飞速发展中发挥了重要的作用。本设计中挖掘机的行走装置是在整个机械部分起到支撑的作用，它承受了机械的自重与挖掘机进行挖掘时所产生的反力。液压挖掘机行走装置使挖掘机平稳的支撑在地面进行工作，这同时也是挖掘机在工作场地进行位置移位的重要装置。行走装置设计的严谨与否很大程度上影响挖掘机的机动性、爬坡能力、转弯能力、接地比压以及挖掘机的稳定性等。关键履带式；爬坡功能；行走机构；张紧装置；稳定性AbstractHuman history forward continuously along with the progress and development of human science, engineering machinery in parties every human life has played a big role. At the same time, when people encounter different problems, there are various requirements for the size and performance of the engineering machinery needed, and various performance parameters also determine the environment in which it should work. Engineering machinery plays an important role in Chinas socialist production. It greatly reduces the inconvenience brought to us by primitive and backward production tools. At the same time, it has played an important role in the rapid development of the global economy. In this design, the walking device of the excavator plays a supporting role in the entire mechanical part, and it bears the counterforce generated by the self-weight of the machinery and the excavator during excavation. The hydraulic excavator walking device enables the excavator to work smoothly on the ground, which is also an important device for the excavator to shift its position in the work site. The rigor of the design of the walking device is largelyKeywords caterpillar; Climbing function; walking institutions; tensioning devices; stability38目 录摘要IAbstractII1 绪论1 1.1 本课题背景意义及目的1 1.2 液压挖掘机的基本类型和主要特点1 1.3 液压挖掘机的发展概况2 1.3.1 国外液压挖掘机目前水平2 1.3.2 国内液压挖掘机发展概况及趋势21.4 本次设计内容概况32液压挖掘机的履带行走装置构造42.1 综述42.2液压挖掘机履带式行走装置的结构和构造43 履带各部分的设计与选型53.1 履带的设计53.2 驱动轮的设计123.3 支重轮托链轮的设计15 3.3.1 支重轮的设计15 3.3.2 托链轮的设计173.4 导向轮和张紧装置的设计18 3.4.1 导向轮的设计18 3.4.2 张紧装置的设计203.5 “四轮一带”安装尺寸224 液压挖掘机行走能力的设计与计算244.1 履带式行走装置牵引力计算24 4.1.1 土壤的变形阻力24 4.1.2 坡道阻力24 4.1.3 转弯阻力25 4.1.4 履带运行的内阻力264.2 爬坡能力校核274.3 原地转弯能力校核284.4 接地比压验算284.5 行走减速机和液压马达的选取304.6 接地长度、轨距校核以及最小离地间隙的确定32结论34致谢35参考文献361绪论1.1 本课题背景意义及目的自从改革开放开始，我国的科学技术与信息技术得到了迅猛的发展，各种行业都产生了翻天覆地的变化。与此同时，工程机械行业也同样得到了相应的发展。各行各业都在奋起拼搏、开拓创新。这使得工程机械种类不断增加、性能不断完善。在国民经济建设的许多行业根据其性能不同各类挖掘机发挥着各自的作用，如道路维修、交通运输、水利电气工程、农田改造、矿山挖掘以及现代化军事工程等等行业的机械化施工中。据不完全统计，一般工程中约有1/3的土石方量、露天矿山中4/5的采挖量都是通过挖掘机完成的。与国外相比，国内挖掘机在使用与创新方面还是存在较大差距的。我们进行微型液压挖掘机的创新设计是迫在眉急的，这将为国内挖掘机行业的发展提供极大的帮助，并为我国挖掘机行业在国际挖掘机行业中取得共夺得话语权。挖掘机在各类施工作业中都发挥着重要作用，把此次微型液压挖掘机行走机构设计好，一方面可以增加我们的知识水平，同时也为我们在就业中提供莫大的机会。同时，此次设计也是我们检验平时学习是否踏实、知识体系是否全的机会，对于我们有着非常重要的意义。1.2 液压挖掘机的基本类型和主要特点挖掘机的型号与结构方式多种多样，由于挖掘机的工作原理与过程、用途甚至构造特点等都有所不同，我们可以根据这对其进行划分。按工作过程可分为周期作业和连续作业两类,即本课题的单斗挖掘机以及多斗挖掘机。按照用途划分，单斗挖掘机都有建筑型、采矿型、和剥离型等。按照动力装置划分，挖掘机有通过电驱动的、通过内燃机驱动的甚至两种一起的复合驱动等。按照传动方式划分，挖掘机分为机械传动式、液压传动式和混合传动式这三种传动方式。同时液压挖掘机也拥有下列各种不同的主要特点:(1)通过使用液压技术极大地完善了挖掘机的技术性能，不仅使挖掘机的挖掘力增大、同时也把挖掘机的牵引力变大，并使其传动性能更稳定，工作效益提高，结构布局更加完善，节约更多的空间。挖掘机在工作通过行走转台回转以及工作装置这三个部分来完成预期的工作。这其中动作最多且经常运行的是回转和工作装置这两种不断循环重复的运动。机械挖掘机由于其结构比较复杂，所以完成以上这几个动作对机械会产生很大的惯性力和冲击载荷从而影响机械的寿命。但是采用液压驱动挖掘机就不会因这些过程而影响寿命，这也极大程度的简化了结构。(2)同时液压系统的存在特有防止过载的能力，可以使液压挖掘机使用起来更加安全，减少操作的困难程度。(3) 采用液压传动可以使生产过程标准化，系统化和通用化,便于工厂进行生产并增加其年产量增加更多的收益降低生产所需的成本。1.3 液压挖掘机的发展状况 1.3.1 国外液压挖掘机发展水平由于美国，德国，日本这些工业发达国家的液压挖掘机发展历史比较早，挖掘机产品种类比较多，挖掘机科技水平比较高。同时他们也是是液压挖掘机的主要输出国家，他们的产品在各个市场都占有很大的比重。当前，大型化、微型化、多能化和专用化越来越成为国际上液压挖掘机所发展与前进的方向。在国外各国关于挖掘机将更多的精力集中于新技术、新工艺、新结构和新材料等高新科技方向，加快了挖掘机产业标准化，通用化的趋势。 1.3.2 国内液压挖掘机发展水平以及趋势为了追赶国际挖掘机行业发展水平，我国己现已完成了挖掘机的生产系列化。同时我国也坚持自主研发开发出了许多新类型挖掘机，学习与引荐他国挖掘机积极研究带有自己国家特色的新产品。单斗液压挖掘机在使用性能、技术指标甚至经济方面都占据一定的的优势，外国发达国家在此挖掘机的研究与实践方面都投入了很大的精力。在现在的挖掘机发展前景中，人们更多的将单斗液压挖掘机改善其动力与传动等方面以此来达成高效益收成。同时液压挖掘机在各种行业中都得到广泛的应用，成本在不断地减少，标准化和模块化的不断提升也为液压挖掘机的发展提供了很多方便。这些不同方面的进步也为挖掘机的生产提供了可靠依据。同时机电一体化的发展也为机械作业的提高、减少噪音、便于维修和适应各种场合等方面带来便利。同时，放眼，液压挖掘机有以下的趋势:(1)大型化与微型化同头并进。(2)节能技术的了积极普遍的采用。(3)挖掘机可靠性得到提高并延长其使用寿命。(4)工作装置结构不断完善，工作适应场地不断扩大。(5)动力由内燃向电力方向发展。(6)液压系统不断完善，液压元件精度适应范围的到提高。(7)机电一体化程度及范围不断提高。(8)挖掘量以及工作效率不断调高。(9)人机工程学在设计中占据了很高的比重。1.4 本次设计内容概况 1.4.1毕业设计的内容具体设计任务是对微型液压挖掘机的行走装置的设计、“四轮一带”以及行走能力的校核，包括： (1) 微型液压挖掘机的行走机构的总体设计。 (2) 行走装置四轮一带机构的结构设计与布置。 (3) 挖掘机的行走机构详细接地比压的分析和设计。 (4) 马达的验算和选取及马达原理的认识和研究。 1.4.2毕业设计的要求 （1）了解微型液压挖掘机行走机构的工作原理、设计步骤与设计方法。 （2）对所设计的挖掘机行走机构进行总体方案论证。 （3）挖掘机行走机构中各部件的主要参数进行选择与设计计算。 （4）编写说明书1.5万字以上，外文翻译4000汉字以上。 （5）完成总装图及零件图纸总共3张A0图纸。2 液压挖掘机的履带行走装置构造2.1 综述挖掘机按其行走的方式不同分为各种不同类型的挖掘机，例如通过履带行走、利用齿轮行走甚至两种都运用的方式。液压挖掘机在运转过程中也应满足适当的要求： (1) 挖掘机底盘应该足够高方便跨越大型障碍物方便完成各种方位的操作。 (2) 履带应选择大面积的履带以及较轻的机身重量来让挖掘机运行的更加平稳。 (3)工作人员应该进行合理的机械操作以此来保护自己自身的人身安全。减少不必要的损失。 (4)挖掘机应考虑道路对机械自身的要求。 履带式行走装置是挖掘机应用最为普遍的一种形式，其突出的优点是:牵引力大，接地比压小，越野性能及稳定性好，爬坡能力强，且转弯半径小，机动灵活。 缺点:微型液压挖掘机行动缓慢，使用消耗成本高，机器寿命短，易破坏路面只适合在工程允许范围内进行工作，转换场地时需要其他的运输工具。2.2 液压挖掘机履带式行走装置的结构和构造履带式行走装置如图所示。由“四轮一带”(即引导轮、支重轮、托链轮、驱动轮、履带)、张紧装置，行走机构、行走架和推 m土装置(选用)组成。行走架在履带行走机构中主要起到支撑整个挖掘机结构的作用，他分别包括底架、履带架以及横梁。一般他们都是由采用16Mn材料的钢板焊接设计而成得到。虽然一方面行走架连接了回转机构但是同时他也可以根据其特有的结构组成划分为组合式和整体式两种不同的结构。组合式行走架是由如图(图2.2- 2)框架式的结构组成的底架以及类似工字形状的钢或焊接的箱形梁组成的。两侧履带架孔中，履带架下部都有存在的敞开的“门”状的平面，同时两端为了便于安装驱动轮、导向轮和支重轮，型架的两端呈现“又”。这样可以使安装的过程变得更加简单。这种结构的优点是当我们因挖掘机平衡变差甚至有较高的接地比压时我们不用特意去改变挖掘机的结构整体，而只需要改换更宽的横梁以及加长的履带架来完成安装长度以及宽度有所要求的履带需求。同时它的缺点也很明显因其履带截面削弱太多导致其刚性交叉很容易产生生裂缝。在挖掘机的移动过程中，驱动轮通过驱动力矩产生力，从而带动履带在支重轮下的移动同时因机器自重的原因履带不会脱离机体从而旋转，导向轮在束缚着履带不让其脱离并将履带在铺设在地面上。从而通过整个动作液压挖掘机完成其使用履带向前持续移动。同理挖掘机转向时，由于液压聚供油行走马达的存在，这样安装在两个履带上面的忧油路控制就可以很方便的实现液压挖掘机的转向甚至就地转弯的动作，以此来达到适应各种地形的转向操作。3 履带各部分的设计计算与选型3.1 履带的设计恶劣的工作条件对挖掘机要求非常高，不仅要求挖掘机的材料的性能要好，同时质量减轻以成本。也要处理其运行过程中所产生的动量载荷，同时防止液压挖掘机与地面的吸合力。最后为了节约资源我们应减少行进过程中的阻力。次单斗液压挖掘机适用范围比较小，在道路建设以及小范围小空间内进行工作。橡胶履带的选择可以对施工过程进行很小的破坏，不易影响到周围居民，行动速度快、平稳性好、牵引力大以及对地面压力小同时也有利于提高机器的寿命等优点。因此本机履带主要采用橡胶材质，但如果是在恶劣的环境下工作推荐采用以钢材料为主的履带以适应工作环境。由上可知挖掘机的履带按组成方式可以分为整体式和组合式两种。整体式是指履带各部件直接形成一个整体，履带自身占据整个行走机构的主要部分。履带是通过一个一个履带节组装而成的，这样整个挖掘机从研发到批量生产其周期就会变短，利于挖掘机的组装与生产以及节约成本。然而其也有很大的缺点例如销孔间隙较大、容易沾染泥沙、磨损比较大。整体式主要应用在机械式挖掘机中以及高速车辆中。现如今液压挖掘机更多采用的是组合式履带。如图所示，它分别是由履带板、链动节、履带销轴和销套四个部分组和而成。左右链轨节9、10 与销套5 通过紧配合连接，履带销轴4 插入销套为了使其运转灵活因此他们两者之间存在固定，并且其两端分别与另外两个链轨节孔进行紧配合。锁紧履带销 与链轨节孔的存在为履带的安装与拆卸提更了便利因为他们的配合比较轻松。采用组合式履带节距小、转动性好、移动速度快并且各结构之间的硬度比较大。因此选择组合式履带。 3.1.1 履带尺寸的计算 履带宽度b的初步确定: b=(0.9 1.1)x209* (3.1-1) 式中： M- 装载机的整机质量，由设计要求可知这里取M=6t.因此： b=(0.91.1)x209x= 根据计算的需要，这里我们取履带宽度为b=400mm履带支撑面长度可以通过以下公式计算的 Lo=* = (1.251.5) x = (3.1-2) 同理这里取=2500mm。式中： -履带长度经验系数。由前式所得的应下面公式的要求: (3.1-3) 式中： -支撑面长度，;取2500mm -履带轨距， ;取1900mm。 -附着系数，; -滚动阻力系数，; -根据工程机械底盘构造与设计可知; (3.1-4)因此由上式可知上述履带的宽度以及支撑面的长度选择合适，所以取:，。3.1.2 履带板结构的选择 挖掘机的覆带板的型号各种各样，但是为了完成上面所规定的的标准，所以此挖掘机采用轻质量并高强度而且简单方便操作成本低的轧制履带板。履带板的筋数各不相同分别有一个、双个以及三个。单筋履带由于其板筋比较高所以便于需要较大的牵引力的作业工况，推土机的履带板筋主要是单筋。双筋履带与单筋相反板筋相比下较短但其方便与进行经常转向的作业，因其良好的刚度所以多应用于挖掘装载机以及大型矿用液压挖掘机上。三筋履带板与双筋履带板相同都为短筋如图所示。但由于其板筋数目的增加致使履带板的强度和刚度更高，支撑能力更强，挖掘机上所采用这种板筋。由图可知筋履带板分布有四个连接孔，中间两个主要起到清除污泥的作用。当挖掘机进行移动的时候驱动轮的齿轮会因与履带板的连接过程中会自动清除缠在履带上的淤泥。两履板中特有的连接部分可以有效的阻止砾石进入履带板之间的部分。3.1.3 履带节距节距的减少可以有效地减少驱动轮和导向轮所受到冲击，同时履带运转的更平稳可以提高履带的使用寿命并节省作业时间，但并不是越小越好其也受到链轨结构尺寸的限制。履带节距及其使用范围见下表。 履带节距，随自重的增大而线性增大，通常为: =(17.523)*=(17.523）*=（154202）mm 所以由上表可知此设计节距选取173mm.3.1.3 履带强度的计算 3.1.3.1履带的计算工况机器在斜坡上工作时，一边的履带其因土壤环境不同其所传递的最大驱动力也各不相同，因此: (3.1-6)因此： 式中: -附着系数，取 -斜坡施工时其分布在一侧的分配系数。 3.1.3.2履带总成结构形式如图3.1-3所示其中节距为173mm的履带总成联系尺寸如下表,履带板的总成联系尺寸： 由此设计对挖掘机的要求，本挖掘机采用组合式履带。此挖掘机主要是通过履带板、履带销、销套以及螺栓等之间相互作用而组成。履带在使用过程中不断磨损但其他方面的损失可以忽律不计因此本设计主要对履带销的剪切强度进行计算: （3.1-7） 式中: -带销直径;因此： 覆带销和销套的材质因需要所以分别采用与采用,履带板为便于设计，所以材料采用.查表可得的剪切强度: 所以，,此种型号的强度设计满足要求。 3.1.3.3 校核轨链节的抗拉强度 不同材质的履带其验算方面是有所不同的。履带板易在销孔的最小处发生断裂因此应该验算其拉伸应力: （3.1-8）式中: -履带销套半径，; -履带销半径,; -履带板一端的各销孔宽度之和，。 -需用拉伸应力,因此：因此，此设计的履带的拉伸应力满足要求。3.2 驱动轮的设计驱动轮在整个行走机构主要提供动力来驱动挖掘机的行走，所以齿轮与履带间的配合以及齿轮传动 的平稳性，同时采用这种设计可以有效地防止因磨损而导致之间的配合失败。履带的驱动轮处于整个履带的后部这种设计可以减少消耗和维修所需要的成本。设计驱动轮主要关注的是齿形，驱动轮尺寸和强度的校核。 3.2.1 驱动轮的齿形设计驱动轮在整个行走装置主要提供动力来驱动挖掘机的行走，所以齿轮与履带间的配合以及齿轮传动 的平稳性，同时采用这种设计可以有效地防止因磨损而导致之间的配合失败。根据齿面的形状其主要分为凸形，直线形以及凹形这三种。现在的生产科技水平下我们主要采用的是后面两种。驱动轮通过液压马达以及变速箱传递牵引力驱动挖掘机行走。同时由于齿轮与履带之间的的相互作用力导致两者之间存有磨损减少了机械的使用寿命。所以为了减少损失我们通常选择容易淬取的钢材例如50,。 这种材料可以进行中频淬火以及低温回火以此让硬度应达至满足我们设计所需要的强度。 照常情况下我们对驱动轮的齿形有以下要求:1)齿形应方便与履带进行啮合，减少机械运行过程中所受到的冲击力;2)齿面与履带之间所产生的应力应该减小以节约成本;3)当履带在操作频繁时节距会不断增大。此齿形应保重履带与驱动轮之间一直可以正常工作。选取如图所示采用的是单圆弧一直线配合而成的齿形。 3.2.2 驱动轮主要参数的确定 驱动轮的节距可以由前面所求的履带的节距确定，其值也应该是=173mm。伴随着履带板数目的增加，这使得机械在运行过程中更加平稳，接触应力变得更小，磨损量变得更小。但同时这也造成了一部分问题列如驱动轮直径增大，整个底盘结构变得不合理协调。为了便于处理履带所沾染的泥土，我们通常取齿数为奇数。因此由表格可知本设计选取齿数Z=23。齿数奇数的选择不仅可以起到去除泥土的作用同时也可以减少磨损，延长使用寿命。同时我们取名义齿数。 由设计可知驱动轮节圆半径： （3.2-1）驱动轮的节圆直径为：履带销套直径：则驱动轮齿根直径为：驱动轮齿顶圆直径：齿谷半径为：谷齿距离为： 3.2.2.1 弯曲强度计算由上可知其受最大弯曲应力所带来的限制，因此取，便于计算这里我们假设扭矩只存在一个齿传递。 经推算驱动轮轮齿抗弯强度为： （3.2-2） 式中：-齿高式中： -抗弯截面系数其中为驱动轮的宽度，取 -许用弯曲用力。 因此：式中： -许用弯曲用力因此，驱动轮的弯曲强度满足要求。 3.2.2.2 挤压应力计算 由前面推论可知驱动轮轮齿齿面挤压强度: （3.2-3） 式中： -驱动轮轮齿宽度，; -履带销外套直径，; -需要挤压应力，因此： 因此，由上所求的挤压强度符合设计要求。3.3 支重轮托链轮的设计 3.3.1 支重轮的设计 类似于驱动轮的设计支重轮也主要是关于外形和强度方面的校核。 3.3.1.1 支重轮外形尺寸的选择支重轮主要起到支撑整个挖掘机的作用，在地面凹凸不平时其首当其冲经常受到冲击。因此支重轮磨损比较严重。支重轮处在履带与机架之间经常裸露在空气中所以经常接触尘土以及泥。所以支重轮应该密封，材质刚度要高。支重轮为了达到刚度要求经常采用用35Mn或者50Mn这两种材料。由于其结构简单但是其轴承数量比较多，为了便于长时间使用需要使用浮动油来阻止尘埃进入。过往由于缺少交流支重轮的种类型号比较多，但现在挖掘机规格统一后一般都采用如图所示的结核形式。这种形式结构比较简单，便于打造，但机械运转所需要的轴向力就会变小。支重轮的一端被焊接在在履带架上。支重轮轮体由两段连接而成同时其突起的边缘也可以有效防止履带脱落，防止其进行偏移。支重轮内装有轴套，其主要是锡青铜合金组成不仅耐磨而且可以承受很大的冲击力。在支重轮轴两端装分别装有浮动油封。浮动油封结构较简单，密封功能比较好同时是由两个相同的油封环组成，一个固定在轴座上另一端装在槽里。机构运转是密封圈因挤压使其很好的与机构啮合而起到啮合的作用。润滑油的存在不仅减少了轴套之间因为运转所产生的摩擦力同时也可以防止尘埃进入支重轮的间隙内。 根据工程机械底盘构造与设计P213 表确定支重轮的所有相关尺寸如下表所示:确定支重轮个数：轴间距： （3.3-1） 得：履带上最后的支重轮与驱动轮轮轴之间的距离： （3.3-2） 得由于考虑到履带的支撑面宽度以及其他的因素，支重轮的个数应为6个。3.3.1.2 支重轮的强度计算 为了选取合适的接触应力以减少支重轮的损失，公式如下： （3.3-3） 式中： -支重轮轮缘宽度， -支重半径， -支重轮个数， 因此两者之间的应力符合设计。3.3.1.3 支重轮轴的校核挖掘机在翻越障碍物时其中一端的支重轮会承受整个机器的重量因此对其进行校核是非常关键的。这里轴的直径取。 （3.3-4）式中： -支重轮轴最大弯矩 -抗弯截面系数。式中： -需要弯曲强度，支重轮轴采用 钢，。因此： 所以轮轴符合设计要求。 3.3.1 托链轮的设计托链轮的主要作用是支撑履带，在其运行过程中减少其受到的冲击，并防止履带发生偏移而影响运行。与上面的支重轮相像，但其所受到的载荷更小，且不易磨损，尺寸可以选择较小的。与支重轮相同其也是固定在履带架上。轮内因耐磨轴套可以有效的减少磨损，延长托链轮的使用寿命。另一方固定在轮体上，并装有浮动油封。其结构如图所示。根据设计所选择托轮的尺寸如表所示: 3.4 导向轮和张紧装置的设计 3.4.1 导向轮的设计 3.4.1.1 导向轮的参数设定导向轮主要用于帮助履带的旋转防止履带脱离和偏离机架。同时导向轮也扮演着支重轮的角色，减少支重轮所受到的冲击力。导向轮表面平整，中间挡肩环主要用来导向，最外围类似于支重轮用来连接履带及支撑作用，同时他们的轮面大多比较平整，中间有挡肩环作为导向用，两侧的环面则能支撑轨链起类似于支重轮沟的作用。图3.4-1 导向轮组件由机器整体联系可知，导向轮联系尺寸如表所示 3.4.1.2 导向轮轴的强度计算40或45铸钢为轮体的主要材料，为了达到设计要求表面淬火硬度要达到HRC45以上。轮轴材质的选择因其需要各不相同不同通常为40/40Cr钢。由于导向轮不经常转动因此需要使用滑动轴承轴。选择机械倒挡时可以有效的计算导向轮的弯曲应力的。整机所允许的附着驱动力为，为了便于计算将导向轮上的履带看作平行，因此导向轮轴的计算载荷为：。其中： -需要弯曲强度，。因此：由上可得，轮轴的弯曲应力整体符合设计要求3.4.2 张紧装置的设计在履带受到冲击时，张紧装置中的缓冲弹簧回缩以吸收振动来保证履带与机架之间的配合并延长机械的使用寿命。液压张紧装置在液压挖掘机中经常使用到，如图所示为液压张紧装置。弹簧在连接过程中留有适当的间隙从而便于缓冲。履带紧时其可能功能损失应在其中注入润滑用的油。 如上图所示为液压张紧装置，第一个图为液压缸活塞直接顶弹簧的方式，此种结构比较简单但其在机械中占据的空间比较大外; 第二个图所展示的是液压缸活塞处于弹簧中间的类式，这种结构的优点是虽然减少了不必要的空间，但其结构变得复杂。 3.4.2.1 缓冲弹簧的选择缓冲弹簧在安装时应该留有适当的空间便于使履带完成张紧。在机械的行动过程中缓冲弹簧的存在可以加紧履带销与驱动轮之间的啮合防止履带与驱动轮之间发生脱落便偏移的现象。同时缓冲弹簧有效的减少了履带所受到的冲击力，保护履带不受夹进杂物而损坏机器，减少履带的寿命。弹簧的计算参数如下：缓冲弹簧预紧力： （3.4.2-1） 取缓冲弹簧最终完成工作时的压缩力：考虑到履带与驱动轮能够不脱离，因此其工作行程为： （3.4.2-2） 式中： -驱动轮齿顶圆直径， -驱动轮齿顶圆直径, 因此：3.4.2.2 圆柱螺旋压缩弹簧的设计 开始放在前端的滑动张紧装置的系数查书可知,: 旋绕比 大概为4 ，为了便于计算这里取，弹簧为了达到强度设计要求应选取热轧钢，牌号其具体性能数据如下： 切变模量： 弹性模量： 建议硬度范围： 建议温度范围： 所要的曲度系数： （3.4.2-2）为了便于安装与设计先取缓冲弹簧的中径D= 120mm,同时取弹簧丝直径d=40。材质为60CrMnA 的弹簧经查找资料得其许用切应力的数值为710MPa。根据机械设计P386 （3.4.2-3） 式中： -缓冲弹簧最终完成工作时的最大压缩力； -曲度系数 -旋转比； -许用切应力 由上式可得根据上值可取弹簧钢丝标准直径，此时，为标准值根据机械设计P383 表16-5,弹簧的实际工作条件和类比同类产品的相关参数可取弹簧圈数 根据机械设计P383 表16-5,弹簧的实际工作条件和类比同类产品的相关参数可取弹簧圈数 根据机械设计普通圆柱螺旋弹簧尺寸系列()表16-5及普通圆柱螺旋压缩弹簧的结构尺寸计算公式表16-4得弹簧系数: 弹簧工作圈数： 弹簧中径： 弹簧内径： 弹簧外径： 弹簧节距： 弹簧自由度： 取标准规格自由度 由于缓冲弹簧是两端固定，故弹簧的许用长细比为： 弹簧实际长细比： 显然弹簧的稳定性满足要求。3.5 “四轮一带”安装尺寸驱动轮放置于机械后面虽然增加了机械的运行时间但他可以产生较大的牵引力，并节约能源节约成本。选择合适的接近角以及离去角可以有效的提高其在遇到障碍时的行走能力。 在导向轮与驱动轮的空间位置确定的情况下，减少接近角与离去角都会引起接地长度的增大。同时，支重轮履带转弯角的变化也会引起传动效率的降低。为了便于计算当、都小于时履带的接地长度可以取张紧轮、导向轮的之间的空间距离。由统计数据可知实接近角与离去角一般取值都比较小，分别都分布在以及这两个范围。支重轮的存在可以加大履带的接地面积，使运行更加平稳，所以为了达成这一目的，第一个个支重轮应该接近导向轮同时最后一个支重轮应该接近驱动轮。为了保证机构的平稳运行，支重轮应分布在合理的位置以防止影响其他机构的运行。托链轮的主要作用是支撑履带，在其运行过程中减少其受到的冲击，并防止履带发生偏移而影响运行。与上面的支重轮相像，但其所受到的载荷更小，且不易磨损，尺寸可以选择较小的。最后，托链轮的存在也有利于履带的转动减少其能量消耗。各部件在机架上的排布如上图所示通常：取2604液压挖掘机行走能力的设计计算与校核4.1 履带式行走装置牵引力计算 挖掘机在行走过程中所需要克服阻力比较多，其中比较多的是土壤变形、坡道以及转弯所引起的阻力。牵引平衡方程为: （4.1-1）式中：-为驱动轮的扭矩 -为驱动轮的半径 -履带的牵引力 -运行时各阻力之和 4.1.1 土壤的变形阻力履带在土壤中行走时由于其受到土壤所带来的挤压应力阻止机械向前运动，其中土壤履带所受到的压力如下面公式所示的关系： （4.1-2）式中： -为土壤的比压 -受压表面下陷的深度 -使受压表面下陷的比压，这个数值因土壤种类的改变而有所不同。 虽然土壤在变形过程中受到各种力，但是可采用简化为： （4.1-3） -称运行阻力，此值与道路种类息息相关，由下表可知 挖掘机主要工作场景是野路、深砂、沼地等，因此由上表可知其运行比阻力选 4.1.2 坡道阻力坡道阻力是机械在上坡途中机械因自身重量对机械产生的重力向下从而阻止机械行动。根据本设计取坡角为同时取坡度阻力为 （4.1.2-3）式中： -挖掘机的自重 4.1.3 转弯阻力履带式运行装置在进行转弯动作时为各种阻力困扰例如履带与地面间的阻力等。但为了便于计算我们通常取第一个阻力进行研究，因为第一项阻力最大也是最重要的。履带板与地面之间的相互作用力主要因履带板与地面的接触面积有很大关系。在挖掘机运行和施工时主要是回转机构和工作机构两部分对挖掘机施重。所以为了便于计算履带上的比压可以看成履带的全部与地面接触。因此，履带的转弯运动可看作如图所示的行走方式。2、3、4都发生动作3处为转弯动作。由上图可知设履带宽度为，长度为，则一条履带绕中心点o转动时的力矩可表示为： （4.1.3-4）式中： -比压（） -履带与地面的摩擦系数，通常取根据上式可知履带转弯阻力矩为： （4.1.3-5）式中： G-挖掘机的重 L-履带的接地长度，所以带入数值可得挖掘机的原地转弯时的牵引阻力为 （4.1.3-6）因为一般双履带的尺寸为，同时履带板又受到履带板刮土时所产生的阻力因此： （4.1.3-7）式中：-转弯时履带板侧面边刮土的附加阻力系数。 最终求得整机原地转弯的牵引阻力为： （4.1.3-8） 4.1.4 轮带运行的内阻力机械在运行的过程中不仅受到外界所带来的阻力同时机械的内部之间也产生相互之间的作用力不利于机械的运行，所以其内部所产生的阻力公式为： 式中： -履带销轴的摩擦阻力。 -支重轮的摩擦阻力 -导向轮的摩擦阻力 -驱动轮的摩擦阻力根据所得的公式可以求得履带的内阻力： （4.1.4-9）挖掘机行走过程中主要受到坡度阻力以及转弯阻力，他们在阻力中占据很大的比重。在本设计中液压挖掘机比机械式的更不容易完成转弯动作。目前大多数履带式液压挖掘T与机重G取下列比例，即： （4.1.4-10）初步取： 4.2 爬坡能力校核履带行走装置最大的优点便是爬坡能力强大可以翻越很多特殊场地。为了满足要求本次设计取爬坡能力为挖掘机爬坡时需要克服下列几种阻力即:挖掘机自重在斜坡方向的分力： （4.2-1）式中： -挖掘机自重； -坡度角；运行阻力： （4.2-2）履带的内阻力： （4.2-3） 由上式可知最大牵引力T应该大于或等于这些阻力之和，所以： （4.2-4） （4.2-5）则 求解得和代入原式求解得到是正确的解，是增根，检验附着力与牵引力之间的联系，所以： 式中： -地面附着系数 由上式可知其小于最大牵引力 ,因此挖掘机在爬的时候履带容易原地不动，因此不能实现爬坡。为了使挖掘机可以爬坡，假设让克服运行阻力的牵引力与地面附着力相等并求解此时可以爬过的角度所以：解上式得： （增根） 由上式可知此角度符合设计要求，即为挖掘机可以实现爬坡能力的最大角。4.3 原地转弯能力的校核 原地转弯的行走阻力由下面的公式求得：8085 1176 （4.3-1）式中： -转弯阻力系数，取。由上述结果可知挖掘可以在寻常路面实现原地转弯，因此符合设计要求。4.4 接地比压运算履带式挖掘机行走的功能与稳定性很大程度上决定了其可以承载重量的多少。挖掘机在平稳的地面运动时可以近似的取其重心为支撑面的中心，因此: 或 （4.4-1）式中： P-履带平均接地比压； M-挖掘机工作质量； g-重力加速度； L-履带接地长度； b-履带宽度；因此：挖掘机可不可以通过什么软度的地面上行走主要取决于挖掘机与地面之间的相互作用力。由图可知挖掘的重力主要作用在两条履带上，因此假设一条履带上承受挖掘机的重力为P， 偏心距为e,则履带两端的最大最小比压分别为 （4.4-2）以下为推导过程： 由于 则： 由则： 则由（1）得到： 由（2）得到：则得到： 偏心距的不同比压分布也各不相同，偏心距取0,则比压呈矩形；但是当偏心距为e/6比压呈三角形，因此其比压值为： 最小比压： 最大比压： (4.4-3）由上可知这些比压满足设计要求4.5 行走减速机液压马达的选取 由速度v以及驱动轮节圆直径可以得出减速机的主要数据。减速机输出扭矩：式中： T-一侧最大牵引力 - 一侧驱动轮机械效率减速机输出扭矩： 或 减速机传动比： 1.由减速机的传动比选取减速机规格； 2.减速机规格确定时其马达容量就会确定； 3.减速机转动比ig：式中： P-系统压力 qm-马达排量 -马达机械效率； -减速机机械效率。 由上面几个数据可以推导出液压马达的各个参数：式中： Mm-马达输出扭矩式中： -马达转速。式中： -马大排量。4.6 接地长度、轨迹校核以及最小离地间隙的确定由前述可知履带接地长度可以用导向轮与驱动轮两者之间的距离取代。挖掘机行动的平稳性与行走功能好坏都受到接地长度与规矩的影响。因此为了保重整机的运行正常应该选择合理的接地长度。由于工作环境的差异并不是整个履带都与地面进行接触所以存在最大接地比压，最大接地比压为:有上述可知较小的L/B反而会加大以及降低其行走功能。挖掘机运转过程主要解决滚动以及转弯阻力，同时转弯阻力的公式为：式中： -履带板对地面的摩擦系数。 因此可以知道，区别常值的L/B值会增大转弯阻力，阻碍转弯性能。因此为了保重整机的运行正常应该选择合理的L/B值。原地转弯能力的分析可以检验校核L/ B的比值。式中： -履带板修正系数